На этапе окисления на поверхности пластины образуется оксидный слой (SiO2). Пластина — важнейший материал в процессе производства полупроводников. Оксидный слой защищает поверхность пластины от загрязнений, и следующим этапом является проектирование полупроводниковой схемы.

Как выглядит схема в полупроводниковом чипе? Давайте учиться вместе!

Микрополупроводниковые чипы содержат в себе тысячи и миллионы электронных компонентов (диоды, транзисторы, конденсаторы, резисторы). Как изготавливаются эти полупроводниковые интегральные схемы? Давайте сначала разберемся немного в истории развития полупроводников.

Транзисторы: где началась электронная революция

В 1947 году исследователи из Bell Laboratories, центрального исследовательского центра крупнейшей телекоммуникационной компании США American Telephone and Telegraph (AT&T), изобрели транзистор. Первоначально это изобретение называлось «усилитель», а позже было переименовано в транзистор.

Транзисторы быстро стали основными компонентами электронных изделий. Однако с развитием технологий электронные продукты начали приобретать все больше и больше функций. Это привело к экспоненциальному росту количества компонентов, которые необходимо было соединить между собой: от транзисторов и резисторов до диодов и конденсаторов. Эти точки соприкосновения также стали причиной большинства отказов продуктов.

В 1958 году инженер Джек Килби из Texas Instruments (TI) разработал решение. Сложные электронные компоненты будут миниатюризированы, а затем напечатаны в виде схем на небольшой поверхности. Эти схемы будут наложены друг на друга, образуя интегральные схемы (ИС).

Интегральные схемы (ИС): революция в электронике

Транзисторы, резисторы, диоды и конденсаторы, составляющие полупроводниковые интегральные схемы (ИС), соединены между собой для вычисления и хранения электрических сигналов.

Давайте подробнее рассмотрим функцию каждого класса компонентов. Транзисторы действуют как переключатели, открывая и закрывая источник питания, а конденсаторы накапливают и сохраняют заряды. Резисторы регулируют ток, а диоды поддерживают однородность сигнала.

Полупроводниковые интегральные схемы производятся путем объединения всех компонентов схемы в сложные и сложные многослойные структуры. Эти сложные схемы невозможно нарисовать вручную, поэтому используется метод, аналогичный проявке фотографических изображений.

Развитие интегральных схем стимулировало прогресс полупроводниковой промышленности. Переход от ручного подключения отдельных компонентов к интегральным схемам привел к уменьшению форм-фактора продукта и снижению энергопотребления, а также к более быстрой обработке данных. Использование технологии фотолитографии означало, что полупроводниковые ИС были надежными и выгодными для крупномасштабного производства.

В 1960-х годах покойный корейско-американский инженер из Bell Labs доктор Давон Кан и Мартин Аталла разработали «MOS-FET» (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник). С этого момента интегральные схемы действительно начали сиять.

MOS-FET решил ограничения традиционных транзисторов с биполярным переходом, которые были сложны в производстве и потребляли много энергии.

За 60 лет полупроводники превратились из транзисторов в интегральные схемы и МОП-транзисторы. Дальнейшие инновации в будущем являются захватывающими и ожидаемыми. 

В следующей статье мы покажем, как эти замысловатые схемы рисуются на пластинах с помощью процессов травления.